CN110141196A - 基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价方法及*** - Google Patents

基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价方法及*** Download PDF

Info

Publication number
CN110141196A
CN110141196A CN201910509662.4A CN201910509662A CN110141196A CN 110141196 A CN110141196 A CN 110141196A CN 201910509662 A CN201910509662 A CN 201910509662A CN 110141196 A CN110141196 A CN 110141196A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wave
pulse wave
point
peripheral arterial
waveform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910509662.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110141196B (zh
Inventor
徐礼胜
宋代远
黄彤宇
周树然
李宗鹏
刘文彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeastern University China
Original Assignee
Northeastern University China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeastern University China filed Critical Northeastern University China
Priority to CN201910509662.4A priority Critical patent/CN110141196B/zh
Publication of CN110141196A publication Critical patent/CN110141196A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110141196B publication Critical patent/CN110141196B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/02007—Evaluating blood vessel condition, e.g. elasticity, compliance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价方法及***，涉及医疗与健康电子技术领域。本发明首先通过采集外周动脉脉搏波，并对脉搏波去除工频干扰、基线漂移这些噪声。从滤波后信号中提取特征点，按照特征点位置使用双三角血流模型拟合血流速度波形，以双三角血流速度波形为基准进行脉搏波形分解得到前向波和后向波。最后根据提取的前向波和后向波的特征点数值计算反映外周动脉血管弹性的后向波增强指数RM和反射指数RI。本发明根据拟合血流波形进行外周动脉脉搏波的精确分解，以分解后结果计算相关参数，综合前向波和后向波的特点，实现对外周动脉的血管硬化程度评估和心血管***功能评价，使得对心血管功能检测更加便利。

Description

基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价方法及***
技术领域
本发明涉及医疗与健康电子技术领域，尤其涉及一种基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价方法及***。
背景技术
脉搏波能够反映周期性的血管压力变化，通过外周动脉脉搏波波形能够分析舒张期指数和收缩期指数，从而确定心血管风险指数以及血管弹性指数。
专利号为201010558798.3的发明专利，通过小波变换提取脉搏波的特征点，实现了通过脉搏波传播速度检测血管僵硬度，但所用特征点直接提取于脉搏波中，无法实现对血管僵硬度的精确评估；专利号为201510955386.6的发明专利，提出了一种通过左、右指尖的血容积脉搏波采集，实现血管内皮功能指数计算，仅使用手臂肱动脉阻断的方式进行测量，不便于测量；专利号为201811213852.3的发明专利提出了一种基于支持向量机的人体脉搏检测方法，通过便携的腕带脉装置测量脉搏波并提取特征，根据已有模型对脉搏波进行分类评估硬化状况，但该发明仅提取了时频域特征，没有深入进行脉搏波分解的特征提取；脉搏波是在人体沿着动脉树进行传播的，专利号为201710369140.X的发明专利，通过获取外周动脉随时间变化的波形获取血流从中心动脉到外周动脉的传播时间，实现中心动脉血压的测量，但该方法缺少对外周动脉进行分解获取前向波的步骤，难以实现传播时间的准确计算。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价方法及***，实现对脉搏波的分解，进而评价外周动脉血管弹性。
为了解决上述问题，一方面，本发明采取的技术方案是：一种基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价方法，包括以下步骤：
步骤1、测量外周动脉处的压力波形，获得脉搏波信号，并对其进行去除工频干扰、基线漂移这些噪声；所述外周动脉为桡动脉、肱动脉、颈动脉或股动脉；
步骤2、使用双三角血流模型拟合血流速度波形，并以该波形为基准对脉搏波进行分解，获得前向波与后向波波形，具体方法为：
步骤2.1、在获取的脉搏波信号中提取特征点；所述特征点包括外周动脉处脉搏波的起始点、反射点、切迹点、重搏波峰值点和脉搏波结束点；
所述外周动脉处脉搏波起始点由迭代切线法确定，具体方法为：
(1)计算外周动脉上升沿的一阶导数，找到上升沿斜率最大值点；
(2)提取脉搏波的基线；
(3)做脉搏波上关于斜率最大值点的切线，找到切线与脉搏波基线的交点，交点位置即为脉搏波的起始时间；
(4)以脉搏波基线与其斜率最大值点切线的交点为标识点，向脉搏波做投影，所得投影点作为脉搏波初始点；
所述反射点是舒张末期心脏开始射血的标志，根据脉搏波形的质量进行确定，如果脉搏波形中的重搏波波形明显，则计算所测量脉搏波的二阶导数，取二阶导数的第一个最小值点作为外周动脉处脉搏波的反射点，否则，将射血时间的25％处作为反射点；
所述切迹点是心脏射血期结束的标志，其由脉搏波的二阶导数的第二个最大值点确定；
所述重搏波峰值点是外周动脉舒张期血流速度的峰值点，根据脉搏波形的质量进行确定，如果脉搏波形中的重搏波波形明显，则使用差分阈值法确定重搏波峰值点，以重搏波峰值和出现时间设定阈值，否则根据切迹点的位置，向后找到第一个峰值点即为重搏波峰值点位置；
所述脉搏波结束点的确定方法与脉搏波起始点的切线法相同，脉搏波下一个周期的起始点即为上一个周期脉搏波的结束点；
所述脉搏波导函数的最大值或最小值，全部使用曲线拟合方法获取；所述曲线拟合方法包括以下步骤：第一步，使用低阶多项式对脉搏波分段做拟合；第二步，对拟合多项式求导数；第三步，从拟合多项式的导函数中提取特征点，并对应于脉搏波中；曲线拟合方法用于准确的提取所使用的二阶导数最小值、最大值、一阶导数的最大值；
步骤2.2、使用双三角血流模型构建外周动脉血流速度波形；根据步骤2.1提取的五个特征点构建双三角血流波形，所述双三角血流波由两个三角形构成，体现了实际血流速度波形的特征；
第一个三角形以脉搏波的二阶导数的第一个最小值为顶点位置，此即为外周动脉反射点；第一个三角形的底边由脉搏波的起始点至切迹点所在位置确定；所述切迹点为脉搏波的二阶导函数的第二个最大值所在的位置；所述第二个三角形的顶点位于外周动脉的重搏波峰值处，即外周动脉的最后一个峰值；第二个三角形的底边由切迹点所在位置和脉搏波结束点位置确定；
步骤2.3、以双三角血流波形构建的血流速度波形为基准进行脉搏波的分解，获得前向波与后向波波形，如下公式所示：
其中，Pm(t)为实际测量的脉搏压力波，Q(t)为使用双三角血流模型拟合的血流速度曲线，Pf(t)为前向波，Pb(t)为后向波，t代表时间，Zc为外周动脉的特征阻抗，计算方法为：
Zc＝(Pr-Pd)/H
其中，Pr是脉搏波反射点压力值，Pd是舒张末期压力值，H为血流速度波形的幅值；
步骤2.4、在对脉搏波进行分解之后，使用切线法求得前向波中一个起始点，若前向波中的起始点与脉搏波中的起始点不同，则将脉搏波的起始点位置替换为脉搏波起始点位置与前向波起始点位置的平均，并返回步骤2.2，直到从脉搏波和前向波中提取到的起始点在同一个位置；
步骤3、对分解得到的前向波和后向波波形进行去除基线漂移处理，并对处理后的前向波和后向波提取特征点；所述特征点包括：前向波峰值、后向波峰值、重搏波高度；
步骤4、根据提取的前向波和后向波的特征点数值计算反映外周动脉血管弹性的后向波增强指数RM和反射指数RI；
所述RM和RI的计算公式如下：
RI＝Pb/(Pf+Pb)
其中，Pf为前向波峰值，Pb为后向波峰值；
步骤5、根据计算得到的后向波增强指数RM和反射指数RI对外周动脉血管弹性进行分析。
另一方面，本发明还提供一种基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价***，包括脉搏波采集单元、传输单元、波形分解单元和血管功能评估单元；
所述脉搏波采集单元，用于测量外周动脉处压力波形，即获取脉搏波，并通过传输单元将采集到的脉搏波传输到波形分解单元和血管功能评估单元；所述波形分解单元将采集获得的脉搏波进行分解，通过计算得到前向波和后向波波形；所述血管功能评估单元根据前向波和后向波的参数分析评估外周动脉血管功能，并将血管功能的评估结果以及脉搏波和分解结果同步显示；
所述脉搏波采集单元，包括魔术贴袖带和压力传感器；所述魔术贴袖带用于压力传感器的固定，实现外周动脉脉搏波的精确测量；所述压力传感器，用于精确测量外周动脉处皮肤表面的压力变化，并将压力值通过传输单元送至波形分解单元；
所述波形分解单元，包括信号调理模块、血流速度拟合模块和波形分解模块；所述信号调理模块，用于将测量的脉搏波信号进行滤波与校准并传入血流速度拟合模块；所述血流速度拟合模块采用双三角血流模型对外周动脉血流速度波形进行拟合；所述波形分解模块，将血流速度拟合的结果用于波形分解；
所述血管功能评估单元包括血管弹性评估模块和示波模块；所述血管弹性评估模块用于血管弹性参数的计算；所述血管弹性参数包括反射指数RI，后向波增强指数RM；所述示波模块，用于实时地显示测量得到的外周动脉脉搏波波形和分解得到的前向波及后向波，并综合分析参数计算结果，对外周动脉血管弹性分析及其功能评估进行显示。
优选地，所述测量脉搏波的压力传感器，使用悬臂梁结构的压敏电阻；所述悬臂梁结构，包括探头和压敏电阻两部分；所述探头由魔术贴腕带固定于外周动脉处，压敏电阻位于探头后方。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价方法及***，所构建的***主要是依据双三角血流模型的外周动脉脉搏波分解方法而搭建，对于外周动脉，针对其收缩期和舒张期血流速度波形的特点，使用第一个三角形拟合收缩期血流速度波形，使用第二个三角形拟合舒张期血流速度波形，该模型能够准确的反映实际血流速度波形的全部特征。根据拟合血流波形进行桡动脉的脉搏波精确分解，以分解后结果计算相关参数，综合前向波和后向波的特点，实现对外周动脉的血管硬化程度及其功能评价。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价***的结构框图；
图3为本发明实施例提供的采集获得的桡动脉脉搏波波形；
图4为本发明实施例提供的通过双三角血流模型构建的外周动脉血流速度波形与实际血流速度波形的对比；
图5为本发明实施例提供的脉搏波分解结果图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例中，基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1、测量外周动脉(如桡动脉、肱动脉、颈动脉或股动脉)处的压力波形，获得脉搏波信号，并对其进行去除工频干扰、基线漂移这些噪声；
步骤2、使用双三角血流模型拟合血流速度波形，并以该波形为基准对脉搏波进行分解，获得前向波与后向波波形，具体方法为：
步骤2.1、在获取的脉搏波信号中提取特征点；所述特征点包括外周动脉处脉搏波的起始点、反射点、切迹点、重搏波峰值点和脉搏波结束点；
所述外周动脉处脉搏波的起始点由迭代切线法确定，具体方法为：
(1)计算外周动脉上升沿的一阶导数，找到上升沿斜率最大值点；
(2)提取脉搏波的基线；
(3)做脉搏波上关于斜率最大值点的切线，找到切线与脉搏波基线的交点，交点位置即为脉搏波的起始时间；
(4)以脉搏波基线与其斜率最大值点切线的交点为标识点，向脉搏波做投影，所得投影点作为脉搏波初始点；
所述反射点是舒张末期心脏开始射血的标志，根据脉搏波形的质量进行确定，如果脉搏波形中的重搏波波形明显，则计算所测量脉搏波的二阶导数，取二阶导数的第一个最小值点作为外周动脉处脉搏波的反射点，否则，将射血时间的25％处作为反射点；
所述切迹点是心脏射血期结束的标志，其由脉搏波的二阶导数的第二个最大值点确定；
所述重搏波峰值点是外周动脉舒张期血流速度的峰值点，根据脉搏波形的质量进行确定，如果脉搏波形中的重搏波波形明显，则使用差分阈值法确定重搏波峰值点，以重搏波峰值和出现时间设定阈值，否则根据切迹点的位置，向后找到第一个峰值点即为重搏波峰值点位置；
所述脉搏波结束点的确定方法与脉搏波起始点的切线法相同，脉搏波下一个周期的起始点即为上一个周期脉搏波的结束点；
所述脉搏波导函数的最大值或最小值，全部使用曲线拟合方法获取；所述曲线拟合方法包括以下步骤：第一步，使用低阶多项式对脉搏波分段做拟合；第二步，对拟合多项式求导数；第三步，从拟合多项式的导函数中提取特征点，并对应于脉搏波中；曲线拟合方法用于准确的提取所使用的二阶导数最小值、最大值、一阶导数的最大值；
步骤2.2、使用双三角血流模型构建外周动脉血流速度波形；根据步骤2.1提取的五个特征点构建双三角血流波形，所述双三角血流波由两个三角形构成，体现了实际血流速度波形的特征；
第一个三角形以脉搏波的二阶导数的第一个最小值为顶点位置，此即为外周动脉反射点；第一个三角形的底边由脉搏波的起始点至切迹点所在位置确定；所述切迹点为脉搏波的二阶导函数的第二个最大值所在的位置；所述第二个三角形的顶点位于外周动脉的重搏波峰值处，即外周动脉的最后一个峰值；第二个三角形的底边由切迹点所在位置和脉搏波结束点位置确定；
步骤2.3、以双三角血流波形构建的血流速度波形为基准进行脉搏波的分解，获得前向波与后向波波形，如下公式所示：
其中，Pm(t)为实际测量的脉搏压力波，Q(t)为使用双三角血流模型拟合的血流速度曲线，Pf(t)为前向波，Pb(t)为后向波，t代表时间，Zc为外周动脉的特征阻抗，计算方法为：
Zc＝(Pr-Pd)/H
其中，Pr是脉搏波反射点压力值，Pd是舒张末期压力值，H为血流速度波形的幅值；
步骤2.4、在对脉搏波进行分解之后，使用切线法求得前向波中一个起始点，若前向波中的起始点与脉搏波中的起始点不同，则将脉搏波的起始点位置替换为脉搏波起始点位置与前向波起始点位置的平均，并返回步骤2.2，直到从脉搏波和前向波中提取到的起始点在同一个位置；
步骤3、对分解得到的前向波和后向波进行去除基线漂移处理，并对处理后的前向波和后向波提取特征点；所述特征点包括：前向波峰值、后向波峰值、和重搏波高度；
步骤4、根据提取的前向波和后向波的特征点数值计算反映外周动脉血管弹性的后向波增强指数RM和反射指数RI；
所述RM和RI的计算公式如下：
RI＝Pb/(Pf+Pb)
其中，Pf为前向波峰值，Pb为后向波峰值；
步骤5、根据计算得到的后向波增强指数RM和反射指数RI对外周动脉血管弹性进行分析。
基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价***，如图2所示，包括脉搏波采集单元、传输单元、波形分解单元和血管功能评估单元；
所述脉搏波采集单元，用于测量外周动脉压力波形，即获取脉搏波，并通过传输单元将采集到的脉搏波传输到波形分解单元和血管功能评估单元；所述波形分解单元将采集获得的脉搏波进行分解，通过计算得到前向波和后向波；所述血管功能评估单元根据前向波和后向波的参数分析评估心血管功能，将血管功能的评估结果以及脉搏波和分解结果同步显示；
所述脉搏波采集单元，包括魔术贴袖带和压力传感器；所述魔术贴袖带用于压力传感器的固定，实现外周动脉脉搏波的精确测量；所述压力传感器，用于精确测量外周动脉处皮肤表面的压力变化，并将压力值通过传输单元送至波形分解单元；压力传感器使用悬臂梁结构的压敏电阻，能够准确的检测探头所接触的皮肤表面压力变化；所述悬臂梁结构，包括探头和压敏电阻两部分；所述探头由魔术贴腕带固定于外周动脉处，压敏电阻位于探头后方，由于独特的悬臂梁式结构，能够灵敏、准确的返回脉搏波波形。
所述波形分解单元，包括信号调理模块、血流速度拟合模块和波形分解模块；所述信号调理模块，用于将测量的脉搏波信号进行滤波与校准并传入血流速度拟合模块；所述血流速度拟合模块采用双三角血流模型对外周动脉处血流速度波形的拟合，通过在测量的压力波形上提取特征点，可以对血流速度波形做出较为精确的近似；所述波形分解模块，将血流速度拟合的结果用于波形分解，此方法经Westerhof等人已经证明了其可行性，针对外周动脉，本发明对三角法分解脉搏波进行了改进，使用两个三角形做血流速度波形的近似，实现了跟精确的分解；
所述血管功能评估单元包括血管弹性评估模块和示波模块；所述血管弹性评估模块用于血管弹性参数的计算；所述血管弹性参数包括反射指数RI，桡动脉后向波增强指数RM；所述示波模块，用于实时地显示测量得到的外周动脉波形和分解得到的前向波及后向波，并综合分析参数计算结果，对外周动脉血管弹性分析及其功能评估进行显示。
本实施例中，压力传感器的采样频率为1000赫兹，采集桡动脉处的脉搏波，波形如图3所示，对采集到的信号进行预处理，去除工频干扰、基线漂移等噪声，预处理后的干净信号通过传输模块送至波形分解模块；通过双三角血流模型构建的血流速度波形与实际血流速度波形的对比如图4所示，脉搏波分解结果如图5所示；从图4和图5可以看出，本发明方法和***通过双三角血流模型能够准确的反映实际血流速度波形的全部特征，根据拟合血流波形实现了对桡动脉脉搏波的精确分解。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、测量外周动脉处的压力波形，获得脉搏波信号，并对其进行去除工频干扰、基线漂移这些噪声；所述外周动脉为桡动脉、肱动脉、颈动脉或股动脉；
步骤2、使用双三角血流模型拟合血流速度波形，并以该波形为基准对脉搏波进行分解，获得前向波与后向波波形，具体方法为：
步骤2.1、在获取的脉搏波信号中提取特征点；所述特征点包括外周动脉处脉搏波的起始点、反射点、切迹点、重搏波峰值点和脉搏波结束点；
步骤2.2、使用双三角血流模型构建外周动脉血流速度波形；根据步骤2.1提取的五个特征点构建双三角血流波形，所述三角波由两个三角形构成，体现了实际血流速度波形的特征；
第一个三角形以脉搏波的二阶导数的第一个最小值为顶点位置，此即为外周动脉反射点；第一个三角形的底边由脉搏波的起始点至切迹点所在位置确定；所述切迹点为脉搏波的二阶导函数的第二个最大值所在的位置；所述第二个三角形的顶点位于外周动脉的重搏波峰值处，即外周动脉的最后一个峰值；第二个三角形的底边由切迹点所在位置和脉搏波结束点位置确定；
步骤2.3、以双三角血流波形构建的血流速度波形为基准进行脉搏波的分解，获得前向波与后向波波形；
步骤2.4、在对脉搏波进行分解之后，使用切线法求得前向波中一个起始点，若前向波中的起始点与脉搏波中的起始点不同，则将脉搏波的起始点位置替换为脉搏波起始点位置与前向波起始点位置的平均，并返回步骤2.2，直到从脉搏波和前向波中提取到的起始点在同一个位置；
步骤3、对分解得到的前向波和后向波进行去除基线漂移处理，并对处理后的前向波和后向波提取特征点；所述特征点包括：前向波峰值、后向波峰值、重搏波高度；
步骤4、根据提取的前向波和后向波的特征点数值计算反外周动脉血管弹性的后向波增强指数RM和反射指数RI；
步骤5、根据计算得到的后向波增强指数RM和反射指数RI对外周动脉血管弹性进行分析。
2.根据权利要求1所述的基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价方法，其特征在于：步骤2.1所述外周动脉处脉搏波的起始点由迭代切线法确定，具体方法为：
(1)计算外周动脉上升沿的一阶导数，找到上升沿斜率最大值点；
(2)提取脉搏波的基线；
(3)做脉搏波上关于斜率最大值点的切线，找到切线与脉搏波基线的交点，交点位置即为脉搏波的起始时间；
(4)以脉搏波基线与其斜率最大值点切线的交点为标识点，向脉搏波做投影，所得投影点作为脉搏波初始点；
所述反射点是舒张末期心脏开始射血的标志，根据脉搏波形的质量进行确定，如果脉搏波形中的重搏波波形明显，则计算所测量脉搏波的二阶导数，取二阶导数的第一个最小值点作为外周动脉处脉搏波的反射点，否则，将射血时间的25％处作为反射点；
所述切迹点是心脏射血期结束的标志，其由脉搏波的二阶导数的第二个最大值点确定；
所述重搏波峰值点是外周动脉舒张期血流速度的峰值点，根据脉搏波形的质量进行确定，如果脉搏波形中的重搏波波形明显，则使用差分阈值法确定重搏波峰值点，以重搏波峰值和出现时间设定阈值，否则根据切迹点的位置，向后找到第一个峰值点即为重搏波峰值点位置；
所述脉搏波结束点的确定方法与脉搏波起始点的切线法相同，脉搏波下一个周期的起始点即为上一个周期脉搏波的结束点；
所述脉搏波导函数的最大值或最小值，全部使用曲线拟合方法获取；所述曲线拟合方法包括以下步骤：第一步，使用低阶多项式对脉搏波分段做拟合；第二步，对拟合多项式求导数；第三步，从拟合多项式的导函数中提取特征点，并对应于脉搏波中；曲线拟合方法用于准确的提取所使用的二阶导数最小值、最大值、一阶导数的最大值。
3.根据权利要求1所述的基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价方法，其特征在于：步骤2.3获得的前向波与后向波如下公式所示：
其中，Pm(t)为实际测量的脉搏压力波，Q(t)为使用双三角血流模型拟合的血流速度曲线，Pf(t)为前向波，Pb(t)为后向波，t代表时间，Zc为外周动脉的特征阻抗，计算方法为：
Zc＝(Pr-Pd)/H
其中，Pr是脉搏波反射点压力值，Pd是舒张末期压力值，H为血流速度波形的幅值。
4.根据权利要求3所述的基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价方法，其特征在于：步骤4所述后向波增强指数RM和反射指数RI的计算公式如下：
RI＝Pb/(Pf+Pb)
其中，Pf为前向波峰值，Pb为后向波峰值。
5.一种基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价***，基于权利要求1所述的基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价方法进行评价，其特征在于：包括脉搏波采集单元、传输单元、波形分解单元和心血管功能评估单元；
所述脉搏波采集单元，用于测量外周动脉处压力波形，即获取脉搏波，并通过传输单元将采集到的脉搏波传输到波形分解单元和心血管功能评估单元；所述波形分解单元将采集获得的脉搏波进行分解，通过计算得到前向波和后向波；所述心血管功能评估单元根据前向波和后向波的参数分析评估心血管功能，并将血管功能的评估结果以及脉搏波和分解结果同步显示；
所述脉搏波采集单元，包括魔术贴袖带和压力传感器；所述魔术贴袖带用于压力传感器的固定，实现外周动脉脉搏波的精确测量；所述压力传感器，用于精确测量外周动脉处皮肤表面的压力变化，并将压力值通过传输单元送至波形分解单元；
所述波形分解单元，包括信号调理模块、血流速度拟合模块和波形分解模块；所述信号调理模块，用于将测量的脉搏波信号进行滤波与校准并传入血流速度拟合模块；所述血流速度拟合模块采用双三角血流模型对外周动脉处血流速度波形进行拟合；所述波形分解模块，将血流速度拟合的结果用于波形分解；
所述心血管功能评估单元包括血管弹性评估模块和示波模块；所述心血管弹性评估模块用于血管弹性参数的计算；所述血管弹性参数包括反射指数RI，桡动脉后向波增强指数RM；所述示波模块，用于实时地显示测量得到的外周动脉波形和分解得到的前向波及后向波，并综合分析参数计算结果，对外周动脉血管弹性分析以及心血管功能评估进行显示。
6.根据权利要求5所述的基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价***，其特征在于：所述测量脉搏波的压力传感器，使用悬臂梁结构的压敏电阻；所述悬臂梁结构，包括探头和压敏电阻两部分；所述探头由魔术贴腕带固定于外周动脉处，压敏电阻位于探头后方。
CN201910509662.4A 2019-06-13 2019-06-13 基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价*** Active CN110141196B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910509662.4A CN110141196B (zh) 2019-06-13 2019-06-13 基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910509662.4A CN110141196B (zh) 2019-06-13 2019-06-13 基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110141196A true CN110141196A (zh) 2019-08-20
CN110141196B CN110141196B (zh) 2021-06-01

Family

ID=67591217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910509662.4A Active CN110141196B (zh) 2019-06-13 2019-06-13 基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110141196B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111508077A (zh) * 2020-04-29 2020-08-07 中国人民解放军总医院 双三角模型智能评估心脏功能的方法、装置、设备及介质
CN112274120A (zh) * 2020-10-28 2021-01-29 河北工业大学 一种基于单路脉搏波的无创动脉硬化检测方法、装置
CN112826468A (zh) * 2019-11-05 2021-05-25 深圳市大富智慧健康科技有限公司 血压检测装置、血压检测***及血压监测方法
CN112932423A (zh) * 2021-01-25 2021-06-11 中山大学附属第八医院（深圳福田） 基于体外反搏干预下心脑血管疾病预测方法及***、设备
CN113010969A (zh) * 2021-05-11 2021-06-22 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 一种高速列车进隧道压力波最大值的计算校正方法
CN113951846A (zh) * 2021-12-17 2022-01-21 北京麦邦光电仪器有限公司 脉搏波信号处理方法、装置及可读存储介质
CN114190902A (zh) * 2021-11-22 2022-03-18 湖南云医链生物科技有限公司 一种身体健康指数的表征方法、装置、设备及存储介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6527725B1 (en) * 2001-01-25 2003-03-04 Colin Corporation Blood pressure estimating apparatus
WO2007062456A1 (en) * 2005-12-01 2007-06-07 Atcor Medical Pty Ltd A method of estimating pulse wave velocity
AU2006319737A1 (en) * 2005-12-01 2007-06-07 Atcor Medical Pty Ltd A method of estimating pulse wave velocity
CN102894982A (zh) * 2012-09-28 2013-01-30 北京工业大学 基于脉搏波的血液粘度无创检测方法
CN103690152A (zh) * 2014-01-06 2014-04-02 山东大学 一种基于脉搏解析的动脉弹性功能评估装置
CN106691406A (zh) * 2017-01-05 2017-05-24 大连理工大学 一种基于单探头光电容积脉搏波的血管弹性和血压的检测方法
US20180263506A1 (en) * 2017-03-13 2018-09-20 Rutgers, The State University Of New Jersey Methods and apparatus for express estimation of the arterial elastic property in a subject

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6527725B1 (en) * 2001-01-25 2003-03-04 Colin Corporation Blood pressure estimating apparatus
WO2007062456A1 (en) * 2005-12-01 2007-06-07 Atcor Medical Pty Ltd A method of estimating pulse wave velocity
AU2006319737A1 (en) * 2005-12-01 2007-06-07 Atcor Medical Pty Ltd A method of estimating pulse wave velocity
CN102894982A (zh) * 2012-09-28 2013-01-30 北京工业大学 基于脉搏波的血液粘度无创检测方法
CN103690152A (zh) * 2014-01-06 2014-04-02 山东大学 一种基于脉搏解析的动脉弹性功能评估装置
CN106691406A (zh) * 2017-01-05 2017-05-24 大连理工大学 一种基于单探头光电容积脉搏波的血管弹性和血压的检测方法
US20180263506A1 (en) * 2017-03-13 2018-09-20 Rutgers, The State University Of New Jersey Methods and apparatus for express estimation of the arterial elastic property in a subject

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AHMED QASEM AND ALBERTO AVOLIO: "Determination of Aortic Pulse Wave Velocity From Waveform Decomposition of the Central Aortic Pressure Pulse", 《HYPERTENSION》 *
叶骏: "基于单个颈动脉压力波形获取主动脉脉搏波速度的可行性研究", 《北京生物医学工程》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112826468A (zh) * 2019-11-05 2021-05-25 深圳市大富智慧健康科技有限公司 血压检测装置、血压检测***及血压监测方法
CN112826468B (zh) * 2019-11-05 2023-12-01 深圳市大富智慧健康科技有限公司 血压检测装置、血压检测***及血压监测方法
CN111508077A (zh) * 2020-04-29 2020-08-07 中国人民解放军总医院 双三角模型智能评估心脏功能的方法、装置、设备及介质
CN112274120A (zh) * 2020-10-28 2021-01-29 河北工业大学 一种基于单路脉搏波的无创动脉硬化检测方法、装置
CN112274120B (zh) * 2020-10-28 2023-07-25 河北工业大学 一种基于单路脉搏波的无创动脉硬化检测方法、装置
CN112932423A (zh) * 2021-01-25 2021-06-11 中山大学附属第八医院（深圳福田） 基于体外反搏干预下心脑血管疾病预测方法及***、设备
CN112932423B (zh) * 2021-01-25 2024-05-28 中山大学附属第八医院（深圳福田） 基于体外反搏干预下心脑血管疾病预测方法及***、设备
CN113010969A (zh) * 2021-05-11 2021-06-22 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 一种高速列车进隧道压力波最大值的计算校正方法
CN114190902A (zh) * 2021-11-22 2022-03-18 湖南云医链生物科技有限公司 一种身体健康指数的表征方法、装置、设备及存储介质
CN113951846A (zh) * 2021-12-17 2022-01-21 北京麦邦光电仪器有限公司 脉搏波信号处理方法、装置及可读存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN110141196B (zh) 2021-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110141196A (zh) 基于双三角血流模型的外周动脉血管弹性评价方法及***
CN106037694B (zh) 一种基于脉搏波的连续血压测量装置
EP3157416B1 (en) System for cuff-less blood pressure (bp) measurement of a subject
Kachuee et al. Cuffless blood pressure estimation algorithms for continuous health-care monitoring
Kachuee et al. Cuff-less high-accuracy calibration-free blood pressure estimation using pulse transit time
Forouzanfar et al. Oscillometric blood pressure estimation: past, present, and future
McLaughlin et al. Piezoelectric sensor determination of arterial pulse wave velocity
CN103385702B (zh) 一种无创血压连续检测装置及方法
Trachet et al. Numerical validation of a new method to assess aortic pulse wave velocity from a single recording of a brachial artery waveform with an occluding cuff
US6413223B1 (en) Cuffless continuous blood pressure monitor
Sola et al. Chest pulse-wave velocity: A novel approach to assess arterial stiffness
CN103479343B (zh) 基于振荡式血压计信号的中心动脉压检测***
CN101156771A (zh) 基于脉搏波频谱分析提高血管硬度测量精度的方法及装置
CN111493855B (zh) 个体化心输出量的无创测量***与方法
CN104042200B (zh) 一种逐拍动脉血压的无创监测装置及其方法
Bertaglia et al. Computational hemodynamics in arteries with the one-dimensional augmented fluid-structure interaction system: viscoelastic parameters estimation and comparison with in-vivo data
EP2499967A1 (en) Pulse wave propagation speed measurement device and pulse wave propagation speed measurement program
CN104068841B (zh) 一种测量心脏收缩时间参数的测量方法及装置
CN113907727B (zh) 基于光电容积脉搏波描记的逐拍血压测量***和方法
Xu et al. Quantitative analyses of pulse images in Traditional Chinese Medicine
Aguado-Sierra et al. Arterial pulse wave velocity in coronary arteries
CN116392091A (zh) 基于单通道指端ppg的连续动脉血压波形检测***及设备
Nabeel et al. Deep learning for blood pressure estimation: an approach using local measure of arterial dual diameter waveforms
CN101332084B (zh) 脉搏波的面积重心位移分析方法
JP2023510943A (ja) 光データによる脈遷移時間測定のためのシステムおよび方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant